KR102338439B1 - 극한 환경에서의 환기 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로서, 특히 온도에 따라 팬의 속도를 조절하여 히팅부하를 감소시키고 에너지 낭비를 줄일 수 있어 선박의 수명주기비용이 절감되는 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

극한 환경에서의 환기 시스템{VENTILATION SYSTEM FOR ARCTIC CONDITION}

본 발명은 극한 환경에서의 환기 시스템에 관한 것으로서, 특히 온도에 따라 팬의 속도를 조절하여 선박의 수명주기비용을 절감할 수 있는 극한 환경에서의 환기 시스템에 관한 것이다.

선박은 해상을 운행하면서 사람과 화물을 수송하는 구조물이며, 일반적으로 선방 등의 대형 구조물 내에는 필수적으로 내부공기를 정화시키고 순환시키기 위한 환기시스템이 구비되어 있다.

종래 환기시스템은 풍량 조절이 불가능한 팬을 이용하고 있음은 물론, 겨울철과 같은 극한 환경(Arctic condition)에서 온도가 0℃ 또는 그 이하인 차가운 외부공기를 히터(Heater)를 통해 고온의 공기로 만든 후 해당 구역에 공급하는 구조를 가진다.

이러한 경우 내부공기를 정화시키고 순환시키기 위해서는 지속적으로 히터가 작동되어야 하는바, 히팅부하가 증가되므로 전력 부하 또는 보일러 등의 용량이 증가하여 선박의 수명주기비용이 증가된다는 문제점이 발생된다.

선박용 환기시스템 (특허출원 제10-2010-0094182호)

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 온도에 따라 팬의 속도를 조절하여 히팅부하를 감소시키고 에너지 낭비를 줄일 수 있어 선박의 수명주기비용이 절감되는 극한 환경에서의 환기 시스템을 제안함에 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템은 격실에 설치되어 내부공기를 외부로 배출하거나 외부공기를 내부로 유입시키는 팬; 및 상기 격실 내의 온도를 측정하는 온도센서;를 포함하되, 상기 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 팬은 격실 내의 온도가 상승하도록 속도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템에 있어서, 상기 팬은 속도가 낮아지도록 조절되어 외부공기가 내부로 유입되는 급기량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템에 있어서, 상기 팬은 내부공기를 외부로 배출하는 배기팬과, 외부공기를 내부로 유입시키는 급기팬으로 이루어지고, 상기 배기팬 및 급기팬은 소정의 속도로 동작하되, 상기 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 급기팬의 속도가 낮추어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템에 있어서, 상기 배기팬은 차동압력전송기(Pressure Differential Transmitter)에 의해 속도가 조절되며 동작하고, 상기 급기팬은 온도센서를 포함하는 온도전송기(Temperature Transmitter)에 의해 속도가 조절되며 동작하는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템에 있어서, 상기 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우, 상기 급기팬은 해당 시점의 속도 대비 소정의 퍼센트로 속도가 낮추어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템에 있어서, 상기 격실을 난방하는 히터를 더 포함하되, 상기 히터는 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 가동되고, 이후 상기 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치를 초과하는 경우 가동이 중단되는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템에 있어서, 상기 히터는 외부공기의 온도가 가동치 이하인 경우에 가동되는 예열기를 포함하되, 상기 가동치는 설정치보다 낮은 값인 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템에 있어서, 상기 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 격실 내의 온도가 상승하도록 상기 팬의 속도를 조절하는 컨트롤러;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템에 있어서, 상기 격실은 다수 개가 형성되고, 다수의 격실은 하나의 팬에 의해 공기가 유출입되되, 적어도 하나의 격실 내에서 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 팬의 속도가 조절되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템 제어방법은 격실에 설치되어 내부공기를 외부로 배출하거나 외부공기를 내부로 유입시키는 팬이 소정의 속도로 동작하는 제 1 단계; 온도센서가 상기 격실 내의 온도를 측정하는 제 2 단계; 및 상기 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 격실 내의 온도상승을 위해 상기 팬의 속도를 조절하는 제 3 단계; 를 포함한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템 제어방법에 있어서, 상기 제 3 단계는, 상기 팬의 속도가 낮아지도록 조절하여 외부공기가 내부로 유입되는 급기량을 감소시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기시스템 제어방법에 있어서, 상기 제 3 단계 이후, 상기 격실을 난방하는 히터가 상기 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 가동되고, 이후 상기 온도센서로부터 측정된 온도가 설정치를 초과하는 경우 가동이 중단되는 제 4 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 환기가 이루어져야 하는 격실 내의 온도에 따라 팬의 속도를 조절하고, 특히 겨울철과 같은 극한 환경(Arctic condition)하에서 급기량이 감소되도록 팬의 속도를 조절할 수 있으므로, 히터의 용량을 줄일 수 있는바 히팅부하가 감소되고, 해당 격실의 운용방식에 따른 환기를 할 수 있어 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있어 선박의 수명주기비용(LCC, Life Cycle Cost)이 절감된다는 효과를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법의 일 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1에 의한 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법에 대한 현장제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 도 1에 의한 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법에 대한 원격제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 의한 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법의 다른 실시예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 4 및 도 5에 의한 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법에 대한 현장제어를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 4 및 도 5에 의한 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법에 대한 원격제어를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명인 극한 환경에서의 환기 시스템 및 그 제어방법은 첨부된 도면 도 1 내지 도 7을 참고로 상세하게 설명한다.

본 발명인 극한 환경에서의 환기 시스템은 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이 선박의 격실(ROOM)에 설치되어 내부공기를 외부로 배출하거나 외부공기를 내부로 유입시키는 팬(FAN, 10)과, 상기 격실 내의 온도, 즉 내부공기의 온도를 측정하는 온도센서(Temperature Sensor, 20)를 포함한다.

상기 팬(10)은 외부가 극한 환경(Arctic Condition)이고 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우, 상기 격실 내의 온도가 상승하도록 속도가 조절되는데, 상기 극한 환경이란 외부공기의 온도가 0℃ 이하인 경우를 의미한다. 또한, 상기 설정치는 관리자에 의해 설정된 임의의 값이다.

이와 같이 본 발명은 겨울철과 같은 극한 환경(Arctic condition)하에서도 지속적으로 환기가 이루어져야 하는 격실의 상황을 고려한 것으로, 상기 격실 내의 온도가 설정치 이하인 경우 온도상승을 위해 상기 팬(10)의 속도를 조절할 수 있으므로 격실 내부공기가 신속하게 설정치를 초과하도록 할 수 있는바, 히터(30)의 용량을 줄일 수 있어 히팅부하가 감소된다. 또한, 해당 격실의 운용방식에 따른 환기를 할 수 있어 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있어 선박의 수명주기비용(LCC, Life Cycle Cost)이 절감된다는 효과를 얻을 수 있다.

또한, 상기 격실은 다수 개가 형성될 수 있으며, 다수의 격실에 각각이 설치된 팬(10)에 의해 공기가 유출입될 수도 있으나, 하나의 팬(10)에 의해 공기가 유출입될 수도 있다. 다수의 격실에서 하나의 팬(10)에 의해 공기가 유출입되는 경우, 적어도 하나의 격실 내에서 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 팬(10)의 속도가 조절됨이 바람직하며, 이로 인해 모든 격실에서 적절한 환기가 이루어지게 된다.

상기 팬(10)은 격실 내 온도상승을 위해 속도가 낮아지도록 조절되어 외부공기를 내부로 유입되는 급기량을 감소시키게 되며, 이는 격실의 내부공기에 비해 상대적으로 온도가 낮은 외부공기의 유입을 줄여 격실 내 온도상승을 유도하면서 환기가 지속적으로 이루어지도록 하기 위한 것이다.

보다 구체적으로, 상기 팬(10)은 내부공기를 외부로 배출하는 배기팬(EXH. FAN, 11)과, 외부공기를 내부로 유입시키는 급기팬(SUP. FAN, 12)으로 이루어지며, 상기 배기팬(11)과 급기팬(12)은 지속적인 환기를 위해 소정의 속도로 동작하고 있음이 바람직하다. 이 경우 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 급기팬(12)의 속도를 낮추게 된다.

또한, 상기 팬(10)은 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우에 속도가 조절되는 경우를 제외하고 통상적인 경우에도 속도가 조절되면서 동작되도록 이루어질 수 있는데, 이러한 경우 도 4에 도시된 바와 같이 상기 배기팬(11)은 차동압력전송기(PDT, Pressure Differential Transmitter)에 의해 속도가 조절되며 동작하고, 상기 급기팬(12)은 온도센서(20)를 포함하는 온도전송기(TT, Temperature Transmitter)에 의해 속도가 조절되며 동작함이 바람직하다.

따라서, 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 급기팬(12)은 속도가 낮아지도록 조절되는데, 상기 급기팬(12)의 속도는 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하여서 속도가 조절되는 해당 시점의 속도 대비 소정의 퍼센트로 낮추어지며, 어느 정도로 속도가 낮추어질지는 관리자에 의해 정하여진다. 또한, 상기 배기팬(11)은 이와 무관하게 차동압력전송기에 의해 속도가 조절된다.

한편, 본 발명인 극한 환경에서의 환기 시스템에는 격실을 난방하는 히터(HEATER, 30)가 더 포함될 수 있으며, 상기 히터(30)는 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 가동되고, 이후 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치를 초과하는 경우 가동을 중단하는바, 격실 내의 온도가 설정치 이하인 경우 급기량이 감소하도록 팬(10)이 조절됨과 동시에 히터(30)가 가동되게 된다. 따라서, 단시간 내에 격실 내의 온도가 설정치를 초과하도록 할 수 있으므로 히터(30)의 가동시간을 줄임과 동시에 히터(30)의 용량 및 사이즈를 줄일 수 있다.

또한, 앞서 설명한 바와 같이 다수의 격실이 형성된 경우, 하나의 히터(30)가 구비될 수도 있으나, 다수의 히터(30)가 구비될 수도 있다. 다수의 격실에 다수의 히터(30)가 구비된 경우, 적어도 하나의 격실 내에서 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 팬(10)의 속도가 조절됨과 동시에 히터(30)가 가동됨이 바람직하다.

또한, 상기 히터(30)는 예열기(Pre Heater, 31)를 포함할 수 있는데, 상기 예열기(31)는 온도가 가동치 이하인 경우에 가동되며, 상기 가동치는 설정치보다 낮은 값임이 바람직하다. 이는 외부공기가 낮은 경우 지속적인 환기로 인해 격실 내의 온도가 떨어지게 될 것인바, 히터(30)의 가동을 보다 신속히 하기 위함이다.

상기와 같은 본 발명인 극한 환경에서의 환기 시스템 제어방법을 살펴보면, 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 먼저 팬(10)을 소정의 속도로 동작시키고(S11), 상기 온도센서(20)를 통해 상기 격실 내의 온도를 측정을 계속적으로 하며(S12), 외부가 극한 환경이고 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 격실 내의 온도상승을 위해 상기 팬(10)의 속도를 조절한다(S13). 이때, 상기 팬(10)의 속도가 낮아지도록 조절하여 외부공기가 내부로 유입되는 급기량을 감소시키게 된다.

또한, 본 발명인 극한 환경에서의 환기 시스템에 히터(30)가 포함된 경우 (S13) 단계 이후, 상기 히터(30)는 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 가동되고, 이후 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치를 초과하는 경우 가동이 중단된다.

보다 구체적으로, 본 발명인 극한 환경에서의 환기 시스템 제어방법은 상기 팬(10)이 고속(HIGH SPEED)와 저속(LOW SPEED) 두 가지 속도로 조절이 되는 경우와, 상기 팬(10)이 전송기(Transmitter)에 의해 속도가 조절되는 경우로 나누어 설명한다. 또한, 각각의 경우는 사용자가 팬(10)의 속도를 관리자가 현장(LOCAL) 제어할 수 있음은 물론, 원격(REMOTE) 제어할 수 있으므로 이를 나누어 설명한다.

상기 원격 제어가 이루어지는 경우 본 발명인 극한 환경에서의 환기 시스템에는 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 격실 내의 온도가 상승하도록 상기 팬(10)의 속도를 조절하는 컨트롤러가 더 포함된다.

< 실시예 1 >

도 3을 참고하여 상기 팬(10)이 고속과 저속으로 조절가능하고, 관리자가 현장 제어하는 경우를 살펴보면, 상기 팬(10)은 관리자의 선택에 따라 저속가동, 고속가동 및 가동중단이 이루어진다. 이러한 상기 팬(10)은 평상시 고속가동이 이루어지게 되며, 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 관리자는 팬(10)의 상태를 저속가동으로 변경한다. 이러한 경우 히터(30)는 가동을 시작하고 격실 내의 온도가 설정치를 초과하면 가동이 중단된다.

< 실시예 2 >

도 4를 참고하여 상기 팬(10)이 고속과 저속으로 조절가능하고, 원격 제어되는 경우를 살펴보면, 평상시 급기팬(12)과 배기팬(11)은 고속가동이 이루어지고, 히터(30)는 가동이 중단된 상태를 유지한다. 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 컨트롤러에 의해 급기팬(12)은 저속가동으로 변경되고 히터(30)의 가동을 시작한다. 이후, 격실 내의 온도가 설정치를 초과하면 히터(30)의 가동은 중단된다.

< 실시예 3 >

도 6을 참고하여 상기 팬(10)이 전송기(Transmitter)에 의해 속도가 조절되고, 관리자가 현장 제어하는 경우를 살펴보면, 평상시 상기 팬(10)은 온도전송기, 차동압력전송기 등과 같은 전송기에 의해 속도가 조절되면서 가동이 이루어지고, 격실 내의 온도에 따라 속도가 조절될 것인바 이때 관리자의 역할은 상기 팬(10)의 온(On)/오프(Off)를 조절하는 것이다. 따라서, 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 상기 팬(10)은 전송기에 의해 속도가 저속으로 변경될 것이며, 히터(30)는 가동을 시작하고 격실 내의 온도가 설정치를 초과하면 가동이 중단된다.

< 실시예 4 >

도 6을 참고하여 상기 팬(10)이 전송기(Transmitter)에 의해 속도가 조절되고, 원격 제어되는 경우를 살펴보면, 평상시 급기팬(12)은 온도센서(20)를 포함하는 온도전송기에 의해 속도가 조절되면서 가동이 이루어지고, 배기팬(11)은 차동압력전송기에 의해 속도가 조절되며 동작이 이루어지며, 히터(30)는 가동이 중단된 상태를 유지한다. 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 컨트롤러에 의해 급기팬(12)은 해당 시점의 속도 대비 소정의 퍼센트로 속도가 낮추어지고 히터(30)의 가동을 시작한다. 이후, 격실 내의 온도가 설정치를 초과하면 히터(30)의 가동은 중단된다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서 본 발명에 개시된 실시 예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 팬 11 : 배기팬
12 : 급기팬 20 : 온도센서
30 : 히터 31 : 예열기

Claims (12)

1. 격실 내의 온도를 측정하는 온도센서(20);
   차동압력전송기(Pressure Differential Transmitter)에 의해 속도가 조절되어 동작되며 내부공기를 외부로 배출하는 배기팬(11)과, 상기 온도센서(20)를 포함하는 온도전송기(Temperature Transmitter)에 의해 속도가 조절되어 동작되며 외부공기를 내부로 유입시키는 급기팬(12)으로 이루어지는 팬(10);
   외부공기의 온도가 가동치 이하인 경우에 가동되는 예열기(31)를 포함하며, 격실을 난방하는 히터(30)를 포함하고,
   평상시 급기팬(12)과 배기팬(11)은 고속가동이 이루어지고 히터(30)는 가동이 중단된 상태를 유지한 상태이고, 급기팬(12)은 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 저속가동으로 변경되고 히터(30)의 가동을 시작한 후, 격실 내의 온도가 설정치를 초과하면 히터(30)의 가동은 중단되거나,
   상기 팬(10)은 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 팬(10)은 전송기에 의해 속도가 저속으로 변경될 것이며, 히터(30)는 가동을 시작하고 격실 내의 온도가 설정치를 초과하면 가동이 중단되거나
   상기 평상시 급기팬(12)은 온도센서(20)를 포함하는 온도전송기에 의해 속도가 조절되면서 가동이 이루어지고, 배기팬(11)은 차동압력전송기에 의해 속도가 조절되며 동작이 이루어지며, 히터(30)는 가동이 중단된 상태를 유지하고,
   급기팬(12)은 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 해당 시점의 속도 대비 소정의 퍼센트로 속도가 낮추어지고, 히터(30)의 가동을 시작한 후 격실 내의 온도가 설정치를 초과하면 히터(30)의 가동은 중단되고,
   상기 히터(30)는 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우 가동되며 이후 상기 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치를 초과하는 경우 가동이 중단되고,
   상기 급기팬(12)은 온도센서(20)로부터 측정된 온도가 설정치 이하인 경우, 해당 시점의 속도 대비 소정의 퍼센트로 속도가 낮추어지는 것을 특징으로 하는 극한 환경에서의 환기 시스템.
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